Автоматическая коробка передач, принцип работы
Чем дальше, тем больше комфорта предоставляет автомобиль для пассажиров и, конечно же, водителя. Усилители тормозов, рулевого управления, масса активной электроники — все это направлено на достижение максимального комфорта при вождении. Собственно, автоматическая коробка передач, также создана для упрощения жизни водителя. С устройством классической гидромеханической АКПП будем разбираться сегодня.
Содержание:
- АКПП, что это такое
- Как работает гидротрансформатор
- Схема работы гидромеханической трансмиссии
- Планетарные редукторы
АКПП, что это такое
Гидромеханическая трансмиссия имеет массу достоинств, основное из них — комфорт при дозировании крутящего момента на ведущие колеса. Однако же, есть у нее и ряд недостатков: это сложность конструкции, низкий КПД и дороговизна. Также АКПП не может похвастаться большим ресурсом и надежностью.
Но популярность автоматов растет и количество автомобилей уже даже в бюджетном сегменте, выглядит убедительно.
Автоматическая коробка передач принцип работы которой мы рассмотрим сегодня, появилась на серийных машинах в конце 50-х годов прошлого века. Первая автоматическая коробка передач имела всего три ступени, а ее устройство во многом сходно с современными гидромеханическими агрегатами. Сегодня производят АКПП и с 7-9 диапазонами переключения, однако многие до конца не понимают, что любой автомат состоит из трех основных устройств:
- Гидравлическая муфта или гидротрансформатор.
- Мехaническая коробка передач.
- Система упрaвления АКПП.
Все это хозяйство и принято называть гидромeханической АКП. Перед тем как пользоваться автоматической коробкой, было бы полезно хотя бы вкратце узнать принцип ее работы.
Как работает гидротрансформатор
Гидротрансформатор по функциям близок к сцеплению в механических трансмиссиях.
Фланец коленвала двигателя жестко соединен с насосной турбиной, а к первичному валу механической части жестко присоединено турбинное колесо. Между ними неподвижно расположено колесо реакторное. Каждое из колес имеет лопасти специальной формы для взаимодействия с рабочей жидкостью, трансмиссионным маслом. Муфта блокировки фиксирует колеса гидротрансформатора в оптимальных режимах работы, а муфта свободного хода заставляет двигаться реакторное колесо в обратную сторону при определенных условиях.
Схема работы гидромеханической трансмиссии
Блокировка гидротрансформатора происходит под воздействием кинетической энергии рабочей жидкости, которая воздействует на лопасти всех трех колес. Блoкировка гидротрансформатора происходит на каждой из передач.Все современные АКПП имеют в составе прoскальзывающую муфту блокировки гидротрансформатора. Это делает переключения передач на ходу и трогание с места плавным и комфортным. Прoскальзывающая муфта блокировки срабатывает при определенной нагрузке или при определенной скорости движения, что способствует не только комфорту, но и экономии топлива.
Планетарные редукторы
Механическая часть АКПП представляет собой два-три планетарных редуктора для жесткого изменения передаточного соотношения и инвертирования крутящего момента. Все редукторы, которые работают в коробке подключены друг к другу последовательно и чем их больше, тем больше ступеней может иметь коробка.
Принцип работы планетарного редуктора похож на работу обычной механической коробки передач, только изменение величин крутящего момента происходит не за счет введения в зацепление одной шестерни с другой, как это устроено в МКПП, а за счет блокировки одного из элементов планетарного редуктора, как показано на рисунке.
Блокируется либо кольцевая шестерня, тогда редуктор работает на повышение частоты оборотов, либо водило, тогда передача будет понижающей. Если же зафиксировать кольцевую шестерню по отношению к водилу, то передача станет прямой. Отвечают за блокировку элементов планетарки пакеты фрикционов, которые движутся под действием рабочей жидкости. Она же распределяется при помощи системы управления АКПП.
Это конструкция самой распространенной автоматической коробки передач. Однако к ним относят еще и роботизированные КПП с двумя сцеплениями. Роботы работают точно по такому принципу, как и механические КПП, только передачи переключаются при помощи актуаторов. К гидромеханическим АКПП такие агрегаты не имеют фактически никакого отношения.
Изучайте работу автомата, а он отплатит вам надежностью и комфортом в эксплуатации. Удачных всем дорог и комфортных переключений!
Читайте также:
Автоматическая коробка передач, принцип работы
4.
1 — Оценок: 63Какие бывают типы коробок передач
Запишись на первое бесплатное занятие в Москве Написать в чат WhatsАppВин дает полную информацию об автомобиле, указывая не только на его марку и модель, но и на элементы ходовой части. Поэтому можно узнать вид двигателя и тип коробки передач по VIN. Такая информация дает представление о ходовых качествах транспортного средства. А вот тип коробки передач в ПТС не указывается. В этой статье разбираем самую популярную тему, с которой вас знакомит теория вождения с первых уроков — какие бывают КПП.
Принцип работы КПП
Коробка передач – это пошаговая система, передающая силу от двигателя на колеса. КПП работает на основе рычажной системы, которая позволяет при помощи рычага уменьшить необходимое усилие для приведения устройства в работу. Прилагаемое усилие будет обратно пропорционально длине рычага. Для правильного распределения мощности и передаваемого крутящего момента в коробках имеются шестерни разного размера.
Работа механизма схожа с переключением скоростей на горном велосипеде, хотя КПП автомобилей имеет более сложную архитектуру.
Важно! Не стоит путать виды КПП с типами раздаточных коробок передач, которые необходимы для разнорежимной раздачи мощности между осями. Это два разных элемента трансмиссии.
Отрасль постоянно развивается и конструкции модернизируются. Поэтому нужно знать, какие типы коробки передач используются в автомобилестроении.
Механическая коробка передач
Более известна как “ручка” или “механика”. Это первый тип ступенчатой коробки передач. Они требовательны к водителям, ведь для ускорения и замедления транспорта необходимо работать педалью сцепления и вручную переключать передаточные значения при помощью рычага, расположенного в центральной панели автомобиля.
Именно такая коробка ставилась на самые первые автомобили. Этим и объясняется простота устройства МКПП, которая нравится некоторым водителям за возможность полного контроля машины. Для плавного движения необходимо правильно работать со сцеплением и рычагом.
Схема механической коробки передач включает в себя шестерни разных размеров, которые соприкасаются друг с другом. При переключении одни шестерни перекидываются на шестерни другого размера. А сцепление необходимо для отсоединения двигателя от коробки, чтобы при переключении зубья точно попали в пазы.
Автоматическая коробка передач
Более простая в управлении коробка, получившая благодаря этому широкое распространение. Для движения достаточно перевести рычаг в положение “Drive”. Но сама конструкция автоматической КПП сложнее принципа работы механической, что прямо пропорционально влияет на стоимость ремонта.
АКПП обязательно имеет “мозги”, необходимые для управления автоматикой. Без такого микрочипа автомобиль не будет знать, что необходимо переключаться, даже если обороты удерживаются в красной зоне.
Роботизированная коробка передач
Это улучшенный вариант АКПП. Обычный “автомат” самостоятельно выбирает, когда необходимо переключать передаточное число в зависимости от оборотов автомобиля, при этом не учитываются особенности вождения, накладываемые характером езды автолюбителя или погодой.
Чтобы исправить этот недостаток, в комфортные “автоматы” превратили в гибридные варианты, которые позволяют водителю при помощи специального селектора повышать или понижать передаточное число. Возможность переключения реализовывается в виде “лепестков” или рычага переключения с двумя функциями: плюс и минус.
Типтроник позволяет при желании водителю контролировать механическую коробку без необходимости выжимать сцепление. В остальных случаях при вождении не потребуется даже прикасаться к селектору.
Вариатор (CVT)
Такая разновидность коробки передач применяется в современных скутерах, когда переключение не требуется. Аналогичные конструкции внедряются и в ходовую часть автомобилей, исключением являются модели, оснащенные мощными двигателями, которые не смогут раскрывать свой потенциал в связке с CVT. Вдобавок к этому – коробка при агрессивной езде быстро изнашивается.
Вариатор – это два шкива, которые могут менять свой размер для изменения передаточного числа, соединенные ремнем.
Такая конструкция позволяет избавиться от характерного толчка во время переключения передач.
Тип коробки передач CVT может показаться необычным для любителя “классики” из-за принципа работы и странного звука. Автомобиль плавнее набирает и сбрасывает обороты, по сравнению с АКПП. Для имитации стандартной КПП производители автомобилей с вариаторами интегрируют подрулевые переключатели.
Единственный минус – ресурс. при езде в “гражданском режиме” вариаторы часто ломаются: средний пробег коробки составляет 100 тыс. км.
Коробка передач с двойным сцеплением (DCT)
Такие коробки используются на гоночных и спортивных автомобилях. DCT – это гибрид из автоматической, механической КПП и компьютера. Водитель может доверить всю работы компьютеру или взять управление автомобилем в свои руки, переключая передаточные числа при помощи подрулевых лепестков или кнопок на руле. Для реализации такой возможности механизм оснащается двумя муфтами переключения. При этом автоматика может быть запрограммирована водителям под свой стиль вождения.
DCT осуществляет переключение за доли секунды – эта скорость и стала причиной установки таких КПП на мощные гоночные автомобили. Второе преимущество – компактность, ведь такие типы коробок передач устанавливается даже на мотоциклы.
Односкоростная коробка передач
Такой тип коробки переключения передач устанавливался еще на заре автомобилестроения. Тогда КПП напрямую передавала мощность от мотора на колеса. После изобретения возможности переключения скоростей технология была забыта, но теперь она вернулась в отрасль электроавтомобилей.
Электрический двигатель может работать в любом диапазоне оборотов, автомобиль может ускоряться на любой скорости, пока не достигнет своего максимума. Поэтому определить тип коробки передач можно, если автомобиль не переключает скорости. Но в некоторых электроавтомобилях реализована искусственная возможность переключения, чтобы потребитель смог привыкнуть к личному транспорту на чистой энергии.
Полуавтоматическая коробка передач (IVT)
Такая система включает в свою конструкцию классическое сцепление, но которое контролируется компьютером.
Благодаря этому автомобиль становится мягче и упрощает процесс вождения. По желанию автолюбителя IVT может быть переключена в полностью ручной режим. Представителями такого типа КПП являются коробки с двойным сцеплением и секвентальная коробка.
Назначение и типы коробки передач напрямую зависят от стоимости автомобиля, его характеристик и класса. Водитель, приобретающий автомобиль, должен учитывать, что стоимость ремонта разных КПП отличается, как и их конструкция. Отсюда исходит, что самым выгодным вариантом являются типы МКПП, но она не такая удобная, как “автомат”. Поэтому у каждого конструкционного решения есть плюсы и минусы.
Независимо от КПП, каждому водителю требуется пройти курсы экстремального вождения в Москве или любом другом городе. Только так вы сможете почувствовать всю машину и быстрее к ней привыкнуть.
Услуги Автошколы
Обучение вождениюОбучении теории и практики во всех районах Москвы
Курсы экстремального вожденияПрактика вождения в экстремальных условиях
Обучение вождению автомобиляПолный курс категории Б: теория и практика
Обучение вождению мотоциклаПолный курс категории А: теория и практика
Теория в автошколеПолный курс теории по вождению категорий А и Б
Вождение для женщинОбучение уверенному вождению для женщин
Компоненты автоматической коробки передач и работа
В этой статье будут рассмотрены:
- Схема системы автоматической коробки передач
- Конструкция и эксплуатация гидротрансформатора
- Конструкция и эксплуатация планетарной передачи
- Муфты, ленты и сервоприводы
Основными компонентами системы автоматической трансмиссии являются:
- Гидротрансформатор – гидромуфта, соединяющая двигатель с трансмиссией.

- Масляный насос — Создает давление гидравлического масла для работы гидравлических компонентов.
- Корпус клапана – устанавливается внутри поддона, регулирует подачу масла к поршням и сервоприводам.
- Поршни и сервоприводы – Управление лентами и сцеплениями, выбор передаточных чисел.
- Планетарные (эпициклические) зубчатые передачи – Обеспечивают передаточные числа и задний ход.
- Ленты и муфты – Приведение в действие планетарных рядов давлением прижима.
- Выходной вал – передает крутящий момент на приводной вал.
Корпус трансмиссии состоит из четырех основных компонентов:
- Корпус гидротрансформатора – крепит трансмиссию к двигателю, содержит гидротрансформатор и обычно изготавливается из алюминия.

- Корпус трансмиссии – Содержит компоненты системы трансмиссии.
- Масляный (трансмиссионный) поддон — Содержит гидравлическое масло и уплотняется прокладкой.
- Удлинительный корпус – Защищает и удерживает выходной вал и уплотняется прокладкой.
Гидротрансформатор соединяет двигатель с коробкой передач.
Принцип работы можно продемонстрировать на примере двух электровентиляторов.
Один шнур питания вентилятора подключен к сети переменного тока и обращен к другому.
Воздушный поток, создаваемый этим вентилятором, заставляет вращаться второй вентилятор, даже если он не подключен к источнику питания.
Гидротрансформатор использует масло вместо воздуха для выполнения вращательного движения.
Гидротрансформатор не подлежит обслуживанию. Его основными компонентами являются:
- Корпус преобразователя – состоит из двух частей: внешнего корпуса и крыльчатки.
Они точно сварены вместе и заполнены маслом.
- Рабочее колесо – (Приводной вентилятор) обеспечивает мощность для привода турбины. Он содержит лопасти, которые направляют поток масла.
- Турбина — (приводной вентилятор) содержит лопасти, которые принимают масло и перенаправляют его для создания вращающего усилия.
- Статор — перенаправляет поток масла с турбины на рабочее колесо с помощью лопастей.
Корпус гидротрансформатора крепится болтами к маховику двигателя. Таким образом, корпус и крыльчатка вращаются со скоростью двигателя.
При вращении крыльчатки масло выбрасывается наружу. В центре крыльчатки создается вакуум, который всасывает больше масла.
Турбина соединена с входным валом системы трансмиссии. Он вращается маслом, попадающим на его лопасти.
Лопасти направляют масло к центру турбины.
Масло выходит из турбины в направлении, противоположном вращению крыльчатки, из-за конструкции турбины.
Статор предназначен для перенаправления потока масла таким образом, чтобы оно помогало рабочему колесу. Он может вращаться только в одном направлении, против потока турбинного масла.
При низких оборотах двигателя турбина вращается с меньшей скоростью, чем крыльчатка, что увеличивает выходной крутящий момент.
Идеально подходит для движения автомобиля с места (или во время ускорения), когда двигатель не работает на полную мощность.
Это известно как увеличение крутящего момента.
По мере увеличения частоты вращения двигателя увеличение крутящего момента уменьшается до тех пор, пока скорость турбины не приблизится к частоте вращения крыльчатки (более 3000 об/мин).
Характеристики мощности двигателя затем компенсируют потерю увеличения крутящего момента.
Статор вращается только в одном направлении. Он блокируется механизмом обгонной (односторонней) муфты.
Этот метод можно использовать на других зубчатых передачах в системе трансмиссии.
Эксплуатация
Когда вал пытается повернуться против часовой стрелки, ролики поднимаются на кулачках и блокируются (A) , предотвращая противоположное вращение.
Когда вал поворачивается по часовой стрелке, ролики возвращаются в исходное положение (B) , позволяя валу свободно вращаться.
При более высоких оборотах двигателя коробка передач движется почти с той же скоростью, что и двигатель.
В идеальной ситуации они должны двигаться с одинаковой скоростью, поскольку разница скоростей (пробуксовка) равна потере мощности.
Это одна из причин того, что автомобили с автоматической коробкой передач расходуют больше топлива, чем автомобили с механической коробкой передач.
Некоторые производители решают эту проблему, используя блокировку гидротрансформатора. Типичный гидротрансформатор содержит сцепление, фрикционные диски и колодки.
Когда турбина и крыльчатка разгоняются до нужной скорости, жидкость направляется к поршню муфты.
Поршневое действие сталкивает фрикционные диски/колодки вместе, блокируя турбину и рабочее колесо, чтобы они вращались как одно целое.
Преобразователь может быть оснащен торсионными пружинами для гашения импульсов мощности двигателя.
Эта система повышает эффективность и предотвращает проскальзывание.
В автоматической коробке передач планетарные передачи используются для обеспечения передаточных чисел переднего и заднего хода.
Шестерни вращаются, но никогда не двигаются в боковом направлении.
Базовая планетарная передача состоит из солнечной шестерни, зубчатого венца и планетарной шестерни.
- Солнечная шестерня – Средняя шестерня, вокруг которой вращаются остальные шестерни.
- Планетарные шестерни – обычно две или более шестерни, которые входят в зацепление с солнечной шестерней и вращаются вокруг нее. Они удерживаются вместе с помощью водила планетарной передачи.

- Зубчатый венец – окружает планетарные шестерни и входит в зацепление с ними.
Зажимая или отпуская некоторые из этих вращающихся шестерен, на выходном валу можно получить комбинацию различных передаточных чисел.
Типичные примеры:
- Зубчатый венец зажат – солнечная шестерня и водило планетарной передачи вращаются в одном направлении (например, по часовой стрелке).
- Солнечная шестерня зажата – водило планетарной передачи и зубчатый венец вращаются в одном направлении (например, по часовой стрелке).
- Закрепленное водило планетарной передачи – солнечная шестерня вращается в одном направлении (например, по часовой стрелке), зубчатый венец вращается в другом направлении (например, против часовой стрелки).
Когда выходной вал вращается медленнее, чем входной вал, достигается увеличение выходного крутящего момента.
Это достигается за счет использования редуктора.
Существует два типичных метода:
- Солнечная шестерня зажата – Вход подается на зубчатый венец, планетарные шестерни перемещаются вокруг солнечной шестерни, водило планетарной передачи является выходом.
- Зубчатый венец — Вход (приводной)
- Несущая планета — Выход
- Солнечная шестерня – Фиксированная
- Зубчатый венец зажат – вход подается на солнечную шестерню, водило планетарной передачи поворачивается планетарными шестернями, чтобы стать выходом.
- Зубчатый венец — Зажимной
- Несущая планета — Выход
- Солнечная шестерня — Вход (приводной)
В обоих случаях направление вращения входа и выхода одинаковое.
Когда выходной вал вращается быстрее, чем входной, достигается увеличение скорости автомобиля за счет снижения выходного крутящего момента.
Можно получить с помощью Overdrive .
Существует два типичных метода:
- Зубчатый венец с зажимом – Вход подается на водило планетарной передачи, а выход берется с солнечной шестерни.
- Зубчатый венец — Зажимной
- Каретка планетарной передачи — Вход (приводной)
- Солнечная шестерня – Выход
- Солнечная шестерня зажата – вход подается на водило планетарной передачи, а зубчатый венец вращается планетарными шестернями, чтобы стать выходом.
- Зубчатый венец — Выход
- Каретка планетарной передачи — Вход (приводной)
- Солнечная шестерня – Фиксированная
- Зажатое водило планетарной передачи – Вход подается на солнечную шестерню, а выходной сигнал берется с зубчатого венца.

- Зубчатый венец – Выход
- Каретка планетарной передачи – Фиксированная
- Sun Gear – Вход (приводной)
- Зажатое водило планетарной передачи – Вход подается на зубчатый венец, а выходной сигнал берется с солнечной шестерни.
- Зубчатый венец — Вход (приводной)
- Каретка планетарной передачи – Фиксированная
- Солнечная шестерня – Выход
В обоих случаях выход повернется в направлении, противоположном входу.
Если две шестерни сблокированы, третья шестерня приводится в движение непосредственно двумя другими.
Это известно как прямой привод. На схеме справа солнечная шестерня и водило планетарной передачи заблокированы вместе.
Зубчатый венец вынужден вращаться с той же скоростью, что и заблокированные шестерни.
Шестерни в реальной трансмиссии более сложны, чем только что рассмотренные примеры.
Составной планетарный редуктор может обеспечивать более широкий диапазон передаточных чисел.
Имеет две планетарные передачи в одном корпусе и/или зубчатом венце. Зубчатый венец соединяется с обоими комплектами планетарных передач.
Некоторые могут иметь две солнечные шестерни, как показано справа.
Короткие планетарные шестерни входят в зацепление с передней солнечной шестерней, а длинные планетарные шестерни входят в зацепление с задней солнечной шестерней.
Одним из наиболее распространенных типов является Simpson Compound Gearset.
Этот тип имеет одну солнечную шестерню, две планетарные шестерни и одну коронную шестерню.
Муфты и хомуты представляют собой устройства, использующие трение для зажима или блокировки необходимых компонентов планетарных передач для получения требуемых передаточных чисел.
- Барабан сцепления Барабан сцепления (цилиндр) – содержит компоненты сцепления.

- Ступица сцепления – устанавливается внутри барабана сцепления. Он также помещается внутри водолазных дисков. У него есть зубья на внешнем крае, которые входят в зацепление с зубьями ведущих дисков.
- Ведущие диски – Они покрыты фрикционной накладкой и имеют зубья, которые входят в зацепление со ступицей сцепления.
- Ведомые диски — имеют внешние выступы, которые фиксируются на барабане сцепления.
- Поршень включения сцепления – С помощью гидравлического давления. Это скрепляет ведомый и ведущий диски вместе. Масляные уплотнения предотвращают утечку жидкости из поршня при включении сцепления.
- Нажимной диск – ограничивает ход дисков сцепления, позволяя сжимать диски вместе, когда поршень активирует сцепление.
- Пружина выключения сцепления – возвращает поршень в исходное положение, когда гидравлическое давление сбрасывается и сцепление выключается.

При отсутствии гидравлического давления расцепляющие пружины удерживают ведущий и ведомый диски в разъединенном состоянии и свободно вращаются независимо друг от друга (A) .
Первичный вал приводит в движение ступицу сцепления, но не барабан или выходной вал.
При приложении гидравлического давления поршень сжимает ведущие и ведомые диски вместе, чтобы прижать ступицу к барабану, чтобы они вращались вместе (B) как единое целое.
Тормозные ленты представляют собой фрикционные устройства, используемые для фиксации барабанов сцепления и зубчатых колес в нужном положении.
Фрикционный материал противостоит смазывающим свойствам трансмиссионного масла. Тормозная лента надевается на барабан сцепления или зубчатый венец.
Затягивается движением толкателя, выступающего из поршня сервопривода.
Корпус/крышка сервопривода В автоматических коробках передач обычно используются несколько тормозных лент.
Для начальной регулировки и компенсации износа футеровки предусмотрен регулировочный винт.
Сервоприводы с гидравлическим приводом. Когда сцепление должно быть зажато, масло направляется к сервоприводу, который управляет лентой сцепления.
Давление масла отталкивает поршень сервопривода от его основания, перемещая толкатель, натягивающий ленту, вокруг барабана (противоположный конец ленты прикреплен к картеру трансмиссии).
Лента предотвращает вращение одного из компонентов планетарной передачи, позволяя выбирать различные передаточные числа.
Возвратная пружина Толкатель Когда давление масла сбрасывается, возвратная пружина отодвигает поршень, освобождая зажимное усилие и позволяя соответствующему компоненту планетарной передачи снова вращаться.
Гидравлическая система представляет собой сложный лабиринт проходов и труб. Он использует трансмиссионную жидкость под давлением для управления работой трансмиссии и гидротрансформатора.
Жидкость также охлаждает и смазывает компоненты.
Масляный насос обеспечивает постоянную подачу жидкости под давлением. Он напрямую соединен с фланцем на корпусе гидротрансформатора и вращается с частотой вращения двигателя.
Насос содержит две шестерни. Внутренняя шестерня, которая приводится в движение с частотой вращения двигателя, приводит в движение внешнюю шестерню.
Жидкость всасывается из поддона с одной стороны полумесяца и подается в гидравлическую систему с другой стороны.
Блок клапанов отвечает за распределение трансмиссионной жидкости для управления системой трансмиссии.
Он состоит из лабиринта каналов и проходов, а также содержит клапаны, которые активируют блоки сцепления и ленточные сервоприводы.
В каждой ситуации движения корпус клапана направляет жидкость к нужному клапану, чтобы обеспечить плавное переключение передач.
Корпус клапана содержит ручной клапан, который напрямую соединен с рукояткой переключения передач. Он закрывает и открывает различные проходы, в зависимости от положения рукоятки.
Новейшие трансмиссии управляются компьютерами, что позволяет осуществлять точное переключение передач. Некоторые системы допускают ручное управление переключением передач.
Типичные примеры выбора передаточного числа с использованием лент, муфт и шестерен.
Узнать больше:
- 4 Общие признаки проблем с автоматической коробкой передач
- Как самостоятельно обслуживать АКПП?
- Функции корпуса клапана автоматической коробки передач и симптомы неисправности
- Обнаружение 6 распространенных проблем с автоматической коробкой передач
- Бесступенчатая трансмиссия: преимущества и недостатки
Читайте: 5 ПРИЧИНЫ УТЕЧКИ ТРАНСМИССИОННОГО ЖИДКОСТИ И СТОИМОСТЬ РЕМОНТА
ГИДРОТРАНСФОРМАТОР: ФУНКЦИИ, ДЕТАЛИ, ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И ТИПЫ 9008 7
РАЗЛИЧИЕ МЕЖДУ БАРАБАННЫМИ И ДИСКОВЫМИ ТОРМОЗАМИ
РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ БАРАБАННЫМИ ТОРМОЗАМИ И ДИСКОВЫМИ ТОРМОЗ
ПРЕОБРАЗУЙТЕ БАРАБАННЫЕ ТОРМОЗА В ДИСКОВЫЕ В 3 ШАГА!
ЗАМЕНА БАРАБАННЫХ ТОРМОЗНЫХ КОЛОДОК
В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ ТОРМОЗНЫМИ КОЛОДКАМИ И ТОРМОЗНЫМИ КОЛОДКАМИ?
Читать: КАК РАБОТАЕТ МАСЛЯНЫЙ ПОДДОН В ВАШЕМ АВТОМОБИЛЕ?
КОНСТРУКЦИЯ МЕХАНИЗМА КЛАПАНА
Скачать: РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ КЛАПАНА | PDF
Автоматическая коробка передач с электронным управлением (автомобильная)
25.27.
Автоматическая коробка передач с электронным управлением Автоматическая коробка передач выбирает наиболее подходящее передаточное число для преобладающих оборотов двигателя, нагрузки силовой передачи и скорости автомобиля без какого-либо вмешательства со стороны водителя. Все переключение передач осуществляется самой системой трансмиссии, а водитель лишь выбирает нужный режим работы рычагом селектора. Общество автомобильных инженеров (SAE) рекомендовало, чтобы селектор имел последовательность PRND321 в случае четырехступенчатой коробки передач следующим образом.
П (Парк). В этом положении коробка передач находится в нейтральном положении, а выходной вал коробки передач заблокирован стояночной собачкой.
Двигатель можно запустить.
R (Реверс). В этом режиме выбирается и удерживается односкоростная передача заднего хода. Торможение двигателем в этом положении эффективно, но двигатель не запускается.
N (нейтральный). Этот режим аналогичен режиму Park, но выходной вал не заблокирован. Двигатель можно запустить.
Д (привод). Это нормальный выбор передачи для движения вперед. Автомобиль можно эксплуатировать с места до максимальной скорости с автоматическим переключением на повышенную и пониженную передачи. Переключение передач осуществляется коробкой передач в зависимости от ее оценки скорости автомобиля и нагрузки на двигатель. Когда для обгона требуется быстрое ускорение, водитель может нажать педаль газа до упора, чтобы быстро переключиться на пониженную передачу. Двигатель не запускается в диапазоне D-drive.
3 (третий). Работа этого механизма зависит от производителя. В целом трансмиссия работает в диапазоне D, но не может переключаться на четвертую передачу вверх.
2 (Второй). Работа этой передачи также различается у разных производителей, но обычно трансмиссия может работать только на первой и второй передачах. Обычно выбирают два, чтобы обеспечить торможение двигателем при движении по холмистой местности или при буксировке.
1 (Первый). Коробка передач заблокирована на первой передаче для обеспечения мощного торможения двигателем. Это используется при движении по крутым склонам или при буксировке.
Чтобы предотвратить непреднамеренный запуск автомобиля на передаче, «переключатель ингибитора» коробки передач (также называемый «выключатель нейтрали») устанавливается последовательно с питанием электромагнитного клапана стартера. Контакты переключателя блокировки замкнуты, когда рычаг селектора находится в положении «Парковка» или «Нейтраль», поэтому запуск двигателя возможен только в этих положениях. Для дополнительной безопасности рычаг селектора оснащен механической блокировкой, которая не позволяет перевести рычаг из положения «Парковка», например, если не нажата подпружиненная кнопка разблокировки.
Использование микрокомпьютерной системы управления обеспечивает точное управление гидравлической системой, тем самым повышая производительность автоматической коробки передач. (i) Четкое и плавное переключение передач неизменно высокого качества.
(ii) Точно синхронизированные переключения передач.
(Привет) Устранение охотничьих смен.
(iv) Защита трансмиссии путем постоянного контроля частоты вращения двигателя и трансмиссии, температуры и т.д.
(v) Варианты схемы переключения передач, выбираемые водителем для повышения производительности или экономичности, а также для обледенелых дорожных условий.
(ui) Упрощенная гидравлическая система управления.
Дополнительным преимуществом электронной системы управления является то, что микрокомпьютер может хранить диагностические коды неисправностей. Это очень помогает механикам в быстром ремонте неисправных агрегатов трансмиссии.
25.27.1.
Компоненты и детали автоматической коробки передач
На рис.
25.61 представлен разрез автоматической коробки передач с электронным управлением, используемой для переднеприводных автомобилей. Хотя конструкции трансмиссий различаются у разных производителей, основные компоненты, описанные ниже, являются общими для всех.
Корпус колокола трансмиссии крепится болтами к задней части блока цилиндров. Он заключает в себе преобразователь крутящего момента, который крепится к гибкой пластине двигателя (легкий маховик) несколькими маленькими болтами. Гидротрансформатор представляет собой практически неизнашиваемую гидромуфту, которая многократно увеличивает и передает крутящий момент двигателя на зубчатую передачу через первичный вал.
Зубчатая передача. Зубчатая передача обычно представляет собой компактную составную эпициклическую передачу, способную обеспечивать несколько различных передаточных чисел. Обычно используемые зубчатые передачи включают типы Симпсона, Равиньо и Уилсона.
В корпусе трансмиссии установлены датчики переменного сопротивления для контроля частоты вращения входного (турбины) и выходного вала.
Различные тормозные ленты с гидравлическим приводом, многодисковые муфты и многодисковые тормоза используются для соединения или блокировки соответствующих наборов элементов планетарной передачи, необходимых для получения различных передаточных чисел.
Масляный насос. Гидравлическое давление, необходимое для работы различных фрикционных элементов (сцеплений и лент), создается масляным насосом, установленным сразу за гидротрансформатором и приводимым в действие двигателем через корпус гидротрансформатора. Давление на выходе масляного насоса (обычно известное как линейное давление) регулируется электромагнитным клапаном с электронным управлением и направляется на соответствующие муфты и ленты с помощью электромагнитных клапанов переключения передач. Электромагнитный клапан точно модулирует линейное давление во время переключения передач, обеспечивая плавное и быстрое переключение передач.
Электрогидравлический блок управления, также известный как корпус клапана, обычно располагается под зубчатой передачей и содержит ряд механических и электромагнитных клапанов. Эти клапаны направляют и изменяют поток гидравлической жидкости к различным сцеплениям и тормозным лентам. Соленоид
Рис. 25.61. Автоматическая коробка передач с электронным управлением для переднеприводных автомобилей. Клапаны
выполняют команды переключения передач, выдаваемые микрокомпьютером в электронном блоке управления коробкой передач (ЭБУ коробки передач). Таким образом, ЭБУ коробки передач контролирует последовательность и время изменения передаточного числа, а также качество изменений.
Корпус трансмиссии представляет собой легкое алюминиевое литье и удерживает все компоненты трансмиссии, а также различные датчики. Обычно он предназначен для легкой замены клапана и датчиков при установленной в автомобиле трансмиссии.
В основании корпуса расположен поддон картера, заполненный трансмиссионным маслом, в основном минеральным маслом класса SAE 20 с различными присадками для улучшения его фрикционных и низкотемпературных свойств. На боковой стороне корпуса предусмотрены различные штуцеры для подключения манометра во время проведения основных диагностических тестов.
Гидротрансформатор передает вращение коленчатого вала на автоматическую коробку передач. Преобразователь поглощает толчки при переключении передач и гасит вибрации, тем самым позволяя двигателю плавно управлять трансмиссией с места до максимальной скорости. Преобразователь крутящего момента имеет внешнюю форму в виде большого металлического бублика с герметизирующим сварным швом по внешнему краю. Внутри он состоит из нескольких элементов, в основном крыльчатки, статора (иногда называемого реактором) и турбины, как показано на рис. 25.62.
Крыльчатка установлена на корпусе гидротрансформатора и поэтому приводится в движение непосредственно двигателем.
Трансмиссионный насос также приводится в действие двигателем, благодаря чему при работающем двигателе гидротрансформатор заполняется трансмиссионной*жидкостью под давлением. Когда крыльчатка вращается, центробежная сила выбрасывает жидкость из центра наружу, так что жидкость ударяется о лопатки турбины, заставляя турбину вращаться, тем самым вращая входной вал редуктора. Жидкость, выходящая из лопаток турбины, затем перенаправляется специально изогнутыми лопатками статора обратно на лопатки рабочего колеса под таким углом, что помогает двигателю приводить в движение рабочее колесо (рис. 25.63). Именно это перенаправление энергии жидкости заставляет гидротрансформатор увеличивать крутящий момент двигателя в два раза, обеспечивая хорошие характеристики привода.
«Точка соединения» гидротрансформатора возникает, когда крыльчатка, турбина и статор вращаются примерно с одинаковой скоростью. Коэффициент преобразования крутящего момента составляет 1:1, а эффективность сцепления составляет более 90%.
Во время обычного вождения коэффициент преобразования крутящего момента постоянно изменяется от 2:1 до 1:1 в зависимости от нагрузки на двигатель.
Когда преобразователь крутящего момента работает в фазе муфты, между рабочим колесом и турбиной может существовать разница в скорости (скольжение) до 10 %. Проскальзывание приводит к потере экономии топлива во время движения на высокой скорости, а также к расточительному нагреву трансмиссионного масла. Муфта блокировки гидротрансформатора была представлена в 1970-х годов, чтобы устранить этот промах.
Рис. 25.62. Конструкция гидротрансформатора.
Рис. 25.63. Покомпонентная схема преобразователя крутящего момента, показывающая путь прохождения жидкости.
Работа механизма блокировки показана на рис. 25.64. В муфте блокировки используется узкая фрикционная накладка шириной 20-30 мм, приклеенная к тонкому металлическому диску (иногда называемому поршнем), который через пружину демпфера кручения соединен с турбиной.
ЭБУ коробки передач управляет потоком жидкости в камеру гидротрансформатора с помощью электромагнитных клапанов. Чтобы заблокировать гидротрансформатор, ЭБУ коробки передач направляет жидкость в порт «С» и позволяет выйти через порты «D» и «Е». Таким образом, поршень блокировки упирается в крышку гидротрансформатора, и гидротрансформатор переходит в прямой привод.
Чтобы отключить блокировочную муфту, ЭБУ коробки передач приводит в действие электромагнитные клапаны, чтобы направить жидкость в порт «Е» и позволить ей выйти из портов «С» и «D». Это приводит к тому, что поршень муфты отодвигается от крыльчатки, так что преобразователь включается в гидравлический привод, что позволяет увеличить крутящий момент.
Гидротрансформатор с демпфером (или регулируемым проскальзыванием) был представлен компанией Mitsubishi в 1982 году и с тех пор используется несколькими производителями в качестве средства устранения недостатков, присущих обычным гидротрансформаторам с блокировкой.
Демпферные преобразователи крутящего момента вызывают частичную блокировку на низких оборотах 9.0608
Рис. 25.64. Муфта блокировки гидротрансформатора. А. Занятое положение. B. Свободное положение.
скоростей на низших передачах, что невозможно с обычными гидротрансформаторами блокировки из-за ударов при включении и вибрации двигателя.
В демпферном гидротрансформаторе включение муфты блокировки более точно контролируется ЭБУ коробки передач за счет постоянного контроля проскальзывания в гидротрансформаторе (т. е. разницы входной скорости рабочего колеса и выходной скорости турбины). Затем измеренное проскальзывание сравнивается с заданным значением, хранящимся в памяти ЭБУ коробки передач. ECU в зависимости от результата этого сравнения управляет электромагнитным клапаном управления жидкостью муфты блокировки в режиме рабочего цикла с высокой частотой (около 30 Гц), чтобы изменить поток жидкости к гидротрансформатору, обеспечивая как раз правильное контактное давление муфты для требуемого соскальзывать.
Таким образом, проскальзывание сцепления контролируется в диапазоне 1-10% входных оборотов, обеспечивая плавную работу без вибраций.
В обычной автоматической трансмиссии планетарная передача обеспечивает передаточные числа. На рис. 25.65 показана зубчатая передача Симпсона, способная обеспечивать три передаточных числа переднего хода и заднего хода. Выбор подходящего соотношения зависит от приложения гидравлического давления к сцеплениям и тормозным лентам, работающим по установленной схеме. Электрогидравлические регулирующие клапаны регулируют зацепление фрикционного элемента на основе сигналов, полученных от ЭБУ коробки передач, и соответственно направляют давление в трубопроводе.
Рис. 25.65. Зубчатая передача Симпсона.
Понижающая передача достигается за счет включения муфты переднего хода, так что мощность двигателя передается на зубчатый венец первой передачи, таким образом вращая планетарные шестерни по часовой стрелке, чтобы привести общую солнечную шестерню в движение против часовой стрелки.
Односторонняя обжимная муфта предотвращает вращение водила второй передачи, и поэтому планетарные шестерни вращаются, приводя в движение выходной вал в сложном редукторе. Торможение двигателем осуществляется за счет применения нижней тормозной ленты заднего хода, чтобы отключить эффект свободного хода обжимной муфты.
Для выбора промежуточной передачи применяется промежуточная тормозная лента для блокировки общей солнечной шестерни от вращения. При включенной муфте переднего хода мощность передается на первое зубчатое колесо, тем самым приводя планетарные колеса в движение вокруг солнечной шестерни и вращая выходной вал в простом редукторе.
Для включения высшей передачи включаются муфты включения высшей передачи переднего и заднего хода, так что солнечная шестерня фиксируется на первом зубчатом венце. Вся зубчатая передача вращается с той же скоростью, что и входной вал, дающий прямой привод.
Задняя передача получается за счет включения муфты реверс-высокой передачи и тормозной ленты низшей передачи таким образом, что привод передается через вспомогательную шестерню на сателлиты второго ряда, в результате чего зубчатый венец поворачивается в противоположном направлении.
направление к входному валу. Низкая тормозная лента заднего хода удерживает водило второй шестерни от вращения, заставляя вторичный вал вращаться,
25.27.2.
Работа типичной системы трансмиссии с электронным управлением показана на рис. 25.66, которая была установлена рядом производителей автомобилей, включая Mazda, Nissan и Rover. Система предлагает четыре передачи переднего хода, управляемые ЭБУ трансмиссии, который взаимодействует с ЭБУ двигателя для обеспечения полного управления силовой передачей. ЭБУ коробки передач принимает решения на основе электрических сигналов, полученных от различных датчиков, расположенных на двигателе и коробке передач. Микрокомпьютер ECU хранит данные, относящиеся к идеальной передаче для каждой скорости и нагрузки, а также поправочные коэффициенты для температуры двигателя и трансмиссии, нажатия педали тормоза и так далее. Используя эти скорректированные данные, ЭБУ коробки передач подает питание на электромагнитные клапаны, чтобы установить наиболее подходящее передаточное число для существующих условий движения.
ЭБУ коробки передач также обеспечивает функцию самодиагностики некоторых датчиков и работает в отказоустойчивом режиме в случае обнаружения неисправности. Эта автоматическая коробка передач с электронным управлением обладает некоторыми характерными особенностями, перечисленными ниже.
Рис. 25.66. Структура системы управления трансмиссией (Mazda).
(i) Включает в себя электромагнитный клапан рабочего цикла для изменения давления в магистрали таким образом, чтобы сила сцепления и тормозной ленты оптимизировалась при каждом переключении передач.
(«’) Полностью контролирует двигатель и трансмиссию, уменьшая крутящий момент двигателя при переключении передач
, тем самым обеспечивая плавное переключение передач. (Привет) Он содержит соленоид блокировки рабочего цикла, который вызывает блокировку контролируемого проскальзывания на низких скоростях и обеспечивает меньший удар при включении полной блокировки на крейсерских скоростях.
(iv) Он включает в себя дополнительные программы управления, выбранные водителем, позволяющие использовать схемы переключения передач POWER или HOLD.
Программа POWER задерживает каждую повышенную передачу на несколько сотен оборотов в минуту, чтобы обеспечить спортивный стиль вождения. HOLD заставляет ЭБУ коробки передач удерживать выбранную передачу, что полезно при движении по холмистой местности или по труднопроходимой дороге.
25.27.3.
Сердцем системы управления коробкой передач является ЭБУ коробки передач, который принимает входные данные от различных датчиков и связывается с ЭБУ двигателя.
Генератор импульсов представляет собой магнитный датчик, расположенный в верхней части картера коробки передач и определяющий скорость вращения барабана зубчатой передачи назад-вперед, т. е. выходную скорость гидротрансформатора.
Датчик спидометра представляет собой магнитный датчик, определяющий частоту вращения выходного вала коробки передач, т. е. скорость автомобиля.
Датчик дроссельной заслонки и переключатель холостого хода представляет собой комбинированный датчик, содержащий потенциометр, а также пару контактов, замыкающихся при работе двигателя на холостом ходу.
Он определяет угол дроссельной заслонки и, следовательно, нагрузку на двигатель. При обнаружении холостого хода и неподвижном автомобиле ЭБУ коробки передач включает вторую передачу. Это сводит к минимуму крутящие нагрузки на трансмиссию и уменьшает проскальзывание при неподвижном движении. Первая передача включается, как только ЭБУ обнаруживает движение педали акселератора.
Выключатель блокировки сообщает о положении рычага селектора в ЭБУ коробки передач. Он также предотвращает работу стартера, если он не находится ни в положении «Парковка», ни в положении «Нейтраль».
Переключатель HOLD представляет собой кнопочный переключатель, расположенный на рычаге селектора. Он используется водителем, чтобы указать ЭБУ удерживать определенное передаточное число, например, при спуске с холма. Когда HOLD используется, индикатор HOLD светится.
Выключатель стоп-сигнала определяет использование тормозов. Если тормоза задействованы, когда гидротрансформатор заблокирован, ЭБУ коробки передач отключает блокировку, обеспечивая плавное замедление.
Сигнал блокировки O/D используется вместе с круиз-контролем. Он предотвращает переключение коробки передач на повышающую передачу (четвертую передачу), когда работает круиз-контроль и скорость автомобиля более чем на 8 км/ч ниже установленной крейсерской скорости.
Термодатчик ATF представляет собой термистор, который регистрирует температуру трансмиссионной жидкости. ЭБУ использует эту информацию для изменения давления в трубопроводе при экстремальных температурах, чтобы учесть более высокую вязкость жидкости при низких температурах и опасность перегрева при высоких температурах.
С первичной обмотки катушки зажигания снимается сигнал оборотов двигателя.
Датчик атмосферного давления посылает сигналы на ЭБУ коробки передач, когда измеренное атмосферное давление указывает на то, что автомобиль находится на высоте 1500 м или более. Двигатель развивает меньшую мощность на больших высотах, поэтому ЭБУ соответствующим образом изменяет точки переключения передач.
25.
27.4.
Для переключения передачи ЭБУ коробки передач посылает сигналы на семь электромагнитных клапанов, расположенных в гидроблоке коробки передач. Электромагнитные клапаны могут быть либо двухпозиционными, либо рабочими, где требуется переменное давление. Три соленоида переключения (1-2, 2-3, 3-4 переключение) либо ВКЛ, либо ВЫКЛ и направляют линейное давление на клапаны переключения. ЭБУ коробки передач выбирает запрограммированный режим переключения передач в зависимости от положения селектора, а затем получает сигналы скорости автомобиля и угла открытия дроссельной заслонки. По результатам вычислений, выполненных по этим значениям сигнала, ЭБУ устанавливает передаточное число и подает питание на соответствующий электромагнитный клапан (рис. 25.67).
Соленоид синхронизации 3-2 направляет давление на распределительный клапан 3-2 и контролирует точное время включения сцепления и тормозной ленты.
Электромагнитный клапан управления блокировкой направляет линейное давление в систему блокировки гидротрансформатора, когда ЭБУ коробки передач включает его в соответствующее время. Этот соленоид относится к типу ON или OFF
.
Электромагнитный клапан уменьшения давления блокировки контролирует проскальзывание муфты блокировки. Этот соленоид работает на основе рабочего цикла (около 30 Гц) и изменяет усилие зацепления на поршне сцепления. Рабочий цикл постоянно изменяется для поддержания целевого значения проскальзывания.
Рис. 25.67. Работа соленоида и выбор передачи (Mazda).
Усилие зацепления, прикладываемое к тормозной ленте и многодисковой муфте, контролируется соленоидом давления. Это регулирующий клапан с рабочим циклом 30 Гц, который изменяет линейное давление в зависимости от сигналов, получаемых от ЭБУ. Давление в магистрали увеличивается пропорционально углу открытия дроссельной заслонки, что приводит к увеличению прижимной силы на фрикционных элементах, чтобы справиться с большим крутящим моментом двигателя.
Во время переключения передач давление в магистрали на мгновение снижается, чтобы свести к минимуму толчки при переключении передач.
25.27.5.
Одной из ключевых характеристик большинства современных автоматических коробок передач является удобство переключения, особенно четырех- или пятиступенчатых, где частота переключения, вероятно, выше, чем при трехступенчатой. Чтобы уменьшить толчки при переключении передач, ЭБУ трансмиссии и двигателя обмениваются цифровыми данными, так что выходной крутящий момент двигателя при переключении передач временно снижается. Эта особенность системы управления известна как полное вмешательство в управление двигателем. Полный контроль уменьшает колебания крутящего момента на выходном валу трансмиссии и предлагает несколько дополнительных преимуществ, как указано ниже.
(i) Для зажима фрикционных элементов можно использовать более низкое линейное давление, чтобы уменьшить удар при зацеплении.
(H) Уменьшение проскальзывания фрикционных элементов во время зацепления приводит к меньшему износу накладок. В результате происходит меньший нагрев трансмиссионной жидкости, что продлевает срок ее службы и повышает эффективность трансмиссии.
(Привет) Происходит меньшее проскальзывание фрикционных элементов.
Для обеспечения вмешательства в работу двигателя либо отключается впрыск топлива, либо запаздывает момент зажигания (или и то, и другое одновременно). В трансмиссии Mazda GF4A-EL впрыск топлива отключается при переключении на более высокую передачу, а момент зажигания задерживается при переключении на более низкую передачу (рис. 25.68).
Рис. 25.68. Снижение крутящего момента двигателя при переключении передач (Mazda).
Когда ЭБУ коробки передач принимает решение о переходе на более высокую передачу (1-2 или 2-3), он отправляет «Сигнал уменьшения крутящего момента 1» (логическая 1) на ЭБУ двигателя.
Если происходит отключение подачи топлива с учетом условий работы двигателя, ЭБУ двигателя подтверждает свое действие, отправляя «Сигнал о снижении крутящего момента» обратно в ЭБУ коробки передач. Затем ЭБУ коробки передач выполняет переключение передач и удаляет сигнал 1 уменьшения крутящего момента, чтобы восстановить впрыск топлива.
Когда ЭБУ коробки передач определяет потребность в понижении передачи (3-2 или 2-1), он отправляет «Сигнал уменьшения крутящего момента 2» (логика 2) на ЭБУ двигателя. Затем ЭБУ двигателя уменьшает угол опережения зажигания на несколько градусов, чтобы снизить крутящий момент двигателя, и отправляет «Сигнал о снижении крутящего момента» в ЭБУ трансмиссии в качестве подтверждения. Как только ЭБУ трансмиссии завершает переключение на более низкую передачу, сигнал 2 уменьшения крутящего момента удаляется, и угол опережения зажигания восстанавливается до нормального.
25.27.
6.
Другой метод обеспечения более плавного переключения передач заключается в управлении с обратной связью усилия зацепления фрикционного элемента. Этого можно достичь либо путем непосредственного контроля различных давлений жидкости с помощью датчиков в трансмиссии, которые встроены в некоторые трансмиссии Chrysler
, либо путем контроля мгновенного проскальзывания в трансмиссии (рис. 25.69) с использованием сигналов датчиков скорости.
Рис. 25.69. Контроль давления включения сцепления с обратной связью (Mitsubishi).
Последний метод зависит от точного контроля давления в трубопроводе во время включения передачи. Это обеспечивает изменение частоты вращения входного вала и, следовательно, изменение проскальзывания ленты/сцепления в заданном диапазоне. В результате достигается плавное и стабильное качество переключения вне зависимости от состояния фрикционного материала и температуры жидкости.
